一种测量大电流的智能传感器，其大功率采样电阻（R1）将电流信号转换成电压信号。信号处理滤波电路对所转换的电压信号处理和滤波，送入AD芯片（U9）。温度测量模块采用NTC热电阻（R23）测量大功率采样电阻的温度，用于对大功率采样电阻的温度补偿。所述的AD?芯片将测量信号处理滤波电路输出电压和NTC热电阻的温度值转换成数字信号，并进行数字滤波处理，电压和温度的数字信号通过光耦隔离的SPI通信接口送至外部主CPU。数字隔离及DC/DC转换模块实现SPI通信数字信号的隔离，并给信号处理滤波电路、温度测量模块、带有CPU处理器的A/D转换芯片供电。主CPU及CAN通讯模块接收外部指令，并发送电流测量值的数字信号。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用一种测量高压大电流的传感器。
技术介绍
在工业
、电动汽车领域常常需要对大电流进行测量，电流动态范围常常在-ΙΟΟΟΑ'ΙΟΟΟΑ。目前比较常用的方法是采用霍尔传感器、分流器进行测量，使用过程中还需要对模拟信号进一步处理。专利CN1442696 “用于电动车辆的电池电流测量系统”，采用的是霍尔传感器，将霍尔输出的模拟电压转换成PWM波形输出。专利CN1442696的缺点是霍尔传感器测量的线性度会随着时间的变化而变化，很难做到长时间高精度测量，使用中还需要对PWM波形进行处理。专利CN1193386 “电流测量的分流组件”，采用的是分流器测量电流。专利CN1397963 “采用大变比电流互感器的电流测量装置及测量方法”采用电流互感器测量大电流的方法。分流器的测量方式需要隔离，且没有温度补偿精度不高。因此怎样精确快速地测量电流值，是一个难点。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有测量大电流的技术缺点，提出一种精度高，使用方便的数字智能传感器。本专利技术利用温度补偿技术，修正由于大电流流过采样电阻，造成采样电阻发热而产生的阻值的温度漂移，提高测量精度。同时利用AD转换器自带的CPU对数字信号进行滤波处理，提高测量精度。本专利技术使用在高精度大电流测量场合，能减少用户的设计难度，大大提高开发速度。本专利技术测量电流最大范围可到-1000A +1000A。本专利技术智能传感器包括大功率采样电阻、信号处理滤波电路、温度测量模块、带有CPU处理器的AD芯片、数字隔离及DC/DC转换模块，以及主CPU及CAN通讯模块。待测量的大电流通过所述的大功率采样电阻，在大功率采样电阻的两端产生电压值，所述的电压值经过信号数字滤波电路模块滤波后进入带有CPU处理器的AD芯片的电流测量通道。温度测量模块中的NTC热敏电阻固定在大功率采样电阻表面，NTC热敏电阻的电压值直接输入带有CPU处理器的AD芯片的温度测量通道。带有CPU处理器的AD芯片的SPI接口和数字隔离模块连接。数字隔离模块和主CPU及CAN通讯模块连接，最后主CPU及CAN通讯模块将测量得到的电流值的数字信号通过CAN通讯接口输出。大功率采样电阻是定制的高精度、大功率、较小温漂系数的精密电阻。可以通过实验确定它的电阻值和温度关系曲线图，将此电阻值和温度关系曲线图存储在带有CPU处理器的AD芯片中。在实际测量中可根据此大功率采样电阻上的温度，对此大功率采样电阻的阻值进行标定，提高测量精度。信号处理滤波电路是由电阻和电容构成的RC滤波电路。它对大功率采样电阻输出的电压值进行滤波处理，提高电流测量的抗干扰能力。温度测量模块使用NTC热敏电阻测量大功率采样电阻上的温度。NTC热敏电阻和另一精密电阻串联分压，带有CPU处理器的AD芯片的温度测量通道测量NTC热敏电阻两端的电压变化，计算得出大功率采样电阻的温度。计算得到的大功率采样电阻的温度，用来对大功率采样电阻的阻值进行温度漂移校准，提高电流测量精度。带有CPU处理器的AD芯片的电流测量通道将大功率采样电阻的电压值进行AD转换，温度测量通道将NTC热电阻上电压进行AD转换。带有CPU处理器的AD芯片根据大功率采样电阻上的电压计算出流过大功率采样电阻上的电流。带有CPU处理器的AD芯片的温度测量通道根据NTC热敏电阻两端电压值，测量得到大功率采样电阻表面的温度。由于大功率采用电阻的阻值会随着温 度的变化而发生变化，为了得到在不同温度下大功率采样电阻精确的电阻值，利用事先经实验确定并存入带有CPU处理器的AD芯片的电阻值和温度关系曲线图，可得到在不同温度下大功率采样电阻的实际阻值，最终能对带有CPU处理器的AD芯片计算出的电流值进行标定。带有CPU处理器的AD芯片对采样的电流值进行数字滤波。通过对电流值的标定和滤波处理，大大提高电流测量的精度。数字隔离及DC/DC转换模块包含隔离DC/DC电源芯片和SPI数字隔离光耦两部分，实现SPI通讯的数字隔离，通过DC/DC转换模块给信号处理滤波电路、温度测量模块、带有CPU处理器的AD芯片供电。数字隔离通过SPI数字隔离光耦实现，隔离电源通过隔离DC/DC电源芯片实现。主CPU及CAN通讯模块通过隔离SPI实现对电流测量值数字信号的读取，并通过CAN 口及CAN收发芯片将测得的电流数字信号发送出去。主CPU也可实现接收外部控制信号，改变电流数据发送的频率。附图说明图I是本专利技术结构原理框图；图2是大功率采样电阻、信号处理、温度测量、带有CPU处理器的AD芯片电路原理图；图3是数字隔离及DC/DC转换模块中的隔离DC/DC芯片原理图；图4是数字隔离及DC/DC转换模块中的SPI数字隔离光耦原理图；图5是主CPU和CAN通讯模块中的主CPU原理图；图6是主CPU和CAN通讯模块中的CAN通讯模块收发原理图。具体实施例方式以下结合附图和具体实施方式进一步说明本专利技术。图I是本专利技术结构框图。大电流通过采样电阻Rl，产生与电流大小成正比的电压，这个电压通过信号处理滤波电路后，进入带有CPU处理器A/D芯片U9的电流测量通道。NTC热敏电阻固定在采样电阻的表面，测量大功率采样电阻Rl表面的温度信号，所述的大功率采样电阻Rl表面的温度信号进入带有CPU处理器A/D芯片U9的温度测量通道。带有CPU处理器A/D芯片U9将测量得到的电流值，通过SPI通讯接口和外部通讯。数字隔离、DC/DC转换模块将SPI数字信号隔离后，与主CPU及CAN通讯模块通讯。图2所示是大功率采样电阻、信号处理滤波电路、温度测量模块、带有CPU处理器的AD芯片等单元电路或模块的电路原理图。大功率采样电阻Rl将流过所述的大功率采样电阻Rl的电流信号I转换成电压信号U，电压信号经过信号处理滤波电路，输入带有CPU处理器的AD芯片U9的电流测量通道。温度测量模块通过NTC热敏电阻R23测量大功率采样电阻Rl的表面温度，并将温度信号转换成电压信号，输入AD芯片U9的温度测量通道，测量计算得到的大功率采样电阻Rl的温度，用来对大功率采样电阻Rl的阻值进行温度漂移校准。电流流过大功率采样电阻R1，在大功率采样电阻Rl的两端产生一个和电流成正比的电压，经过第六电阻R14和第七电阻R15进入信号处理滤波电路，经滤波后，输入带有CPU处理器的AD芯片U9的12管脚IIN+端和AD芯片U9的13管脚IIN-端。信号处理滤波电路中，电压信号由第六电阻R14进入U9的12管脚IN+，由第七电阻R15进入U9的13管脚IN-，第一电容C29串接在U9的12管脚IN+和地之间，第二电容C31串接在U9的13管脚IN-和地之间。第三电容C30并联在U9的12管脚IN+和U9的13管脚IN-之间。NTC热敏电阻R23和精密电阻R16串联后接入电源REG_DVDD，第四电容C32和NTC热敏电阻R23并联，起滤波作用。NTC热敏电阻R23的一端接AD芯片U9的9管脚GND Sff, NTC热敏电阻R23的另一端接AD芯片U9的10管脚VTEMP。隔离芯片U4输出+5V电压VISO，经二极管D3及第九电阻R2，接入带有CPU处理器的AD芯片U9的27管脚VDD，第五电容C34，第六电容C36，第七电容C39起电源滤波作用，第五电容C34并联第六电容C36后接本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种测量大电流的智能传感器，其特征在于所述的智能传感器中包含大功率采样电阻（R1）、信号处理滤波电路、温度测量模块、带有CPU处理器的AD?芯片、数字隔离及DC/DC转换模块，以及主CPU及CAN通讯模块；大功率采样电阻（R1）将流过所述的大功率采样电阻（R1）的电流信号I转换成电压信号U，电压信号经过信号处理滤波电路，输入带有CPU处理器的AD芯片（U9）；温度测量模块通过NTC热敏电阻（R23）测量大功率采样电阻（R1）的表面温度，并将温度信号转换成电压信号，输入所述的AD?芯片（U9）；AD芯片（U9）将电流测量的电压信号及温度测量的电压信号转换成数字信号，经过数字滤波后，通过数字隔离及DC/DC转换模块和主CPU及CAN通讯模块通信，主CPU及CAN通讯模块通过隔离SPI接口接收所述的AD?芯片（U9）的数字信号，最终通过CAN通讯模块将测量得到的电流信号通过CAN接口发送出去。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：徐冬平，王丽芳，王立业，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。